宇宙環境でのロボット操作は、過酷な環境条件と失敗による高い経済的コストから、極めて困難な任務となります。フィデューシャルマーカーは、宇宙ロボットの自律的なランデブー、接近操作、ドッキング段階において、視覚的な参照点として機能する重要な要素です。しかし従来のマーカーは単一スケール設計が大多数であり、陸上ロボティクスを想定したものが多いため、接近・ドッキング段階など信頼性が最も必要とされる局面で、カメラの視野角から外れてしまうという致命的な問題がありました。 本研究で提案されるAstraTagは、軌道上でのロボット操作に特化して設計された革新的なフィデューシャルマーカーです。マーカー設計はSpidronパターンと呼ばれるフラクタル構造を採用しており、その再帰的で自己相似的な特性により、複数の空間スケールにおいて検出が可能です。マーカー識別には、テンプレートの三角形部分領域から導出された48ビット署名を使用し、一般化Reed-Solomon符号で暗号化されています。検出処理は輪郭ベースの四辺形検出、射影正規化、事前計算された辞書への署名照合を順次実行します。 AstraTagの特筆すべき特徴は、宇宙機の曲面に貼付されたマーカーに対応できることです。曲面対応のため、Thin-Plate Spline変換による再正規化フォールバック機能を搭載し、マーカー内部の矩形境界を追加的な幾何学的対応関係として活用しています。平坦および曲面を備えた宇宙機モックアップ上での比較評価では、AstraTagはFractal ArUcoおよびAprilTagという既存の三層マーカー手法を上回る検出率を達成し、宇宙ロボティクスのための堅牢な再帰的マーカーソリューションとして機能することが実証されました。